DE3038580C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe zum Fördern von homogenisiertem Kunststoff mit einer Zuführungseinrichtung für den Kunststoff.

Es ist bekannt, Zahnradpumpen zum Fördern von homogeni­ siertem Kunststoff oder anderen plastischen Materialien zu verwenden. So dienen solche Zahnradpumpen zum Fördern des Materials in Strang- oder Bandpressen (DE-PS 3 45 406, DE-AS 11 76 351). Zahnradpumpen können auch als volume­ trisches Dosieraggregat für Kunststoffe dienen (DE-Z. VDI-Berichte Nr. 169, 1971, Seiten 53 bis 60). Es ist auch bekannt, Zahnradpumpen als Einrichtung zur Plastifizierung von Kunststoffgranulaten zu verwenden (DE-OS 24 38 013). In allen diesen Fällen sollen aber Kunststoffe oder andere plastische Massen nur einer Qualität gefördert werden, d. h. Massen, bei denen jeder Querschnittsbereich die gleichen Eigenschaften hat.

Will man Kunststoffströme erhalten, die in Teilbereichen des Querschnitts unterschiedliche Eigenschaften haben, wie z. B. unterschiedliche Farben oder unterschiedliche Materialien, so hat man es bisher für notwendig befunden, mehrere ge­ trennte Teilströme, die durch getrennte Leitungen fließen, und möglicherweise auch mehrere Zahnradpumpen oder derglei­ chen vorzusehen, wobei diese Teilströme dann vor der ei­ gentlichen Verarbeitung wie z. B. dem Strangpressen vereinigt werden (DE-OS 28 35 139).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zahnradpumpe zu schaffen, mit der auf sehr einfache Weise Zusätze einem vorbestimmten Bereich oder vorbestimmten Bereichen eines Kunststoffstroms hinzugefügt werden können, wobei sicherge­ stellt ist, daß der Zusatz im wesentlichen in dem Bereich bzw. den Bereichen verbleibt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß sie minde­ stens einen Teiler für den Kunststoffstrom in der Zufüh­ rungseinrichtung und eine Injektionseinrichtung für einen Zusatz in einem der Teilströme aufweist.

Im Gegensatz zum vorbekannten Verfahren (DE-OS 28 35 139), bei dem mehrere voneinander getrennte Teilströme in ge­ trennten Leitungen vorgesehen sind, erfolgt also innerhalb der Zahnradpumpe eine Aufteilung in Teilströme, so daß in überraschend einfacher Weise in einer einzigen Zahnradpumpe ein Kunststoffstrom mit Bereichen unterschiedlicher Eigen­ schaften hergestellt und gefördert werden kann.

Vorteilhafterweise ist die Zahnradpumpe so aufgebaut, daß die Teilströme während des Durchlaufs durch die Zahnradpumpe physisch getrennt sind.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Zufüh­ rungseinrichtung für den Kunststoff ein Rohr auf, das den Teiler enthält. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der Teiler oder erstrecken sich die Teiler der Zuführungseinrichtung bis in die Zahndradpumpe und bildet bzw. bilden Trennwände, die die Zahnräder in unterschied­ liche Bereiche aufteilen. Zweckmäßigerweise wird der Kunst­ stoff durch die Zahnradpumpe in ein Auslaßrohr gefördert, welches ebenfalls einen oder mehreren Teile aufweist, der bzw. die denjenigen der Zuführungseinrichtung entsprechen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß zwei Zuführöffnungen für zwei Teilströme zu je einem Zahnrad in Drehrichtung der Zahnräder gesehen hinter der Stelle vorgesehen sind, an der die Zahnräder kämmen, und daß mindestens an einem äußeren Bereich der Zahnräder hinter dieser Stelle eine Injektionseinrichtung für einen Zusatz vorgesehen ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Einrichtung zum Einbringen eines Zusatzes in einen Strom von homogenisierter Kunststoffmasse;

Fig. 2 einen schematischen Aufriß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 3a eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform; und

Fig. 3b eine Draufsicht auf die Einrichtung nach Fig. 3a.

Da Zahnradpumpen an sich bekannt sind, wird eine detail­ lierte Beschreibung ihrer Konstruktion für das Verständnis der Erfindung für unwesentlich gehalten.

Die Zahnradpumpe 1 gemäß Fig. 1 weist zwei übereinander angeordnete ineinander eingreifende Zahnräder 2 (nur das obere ist zu sehen) auf, die in einem Pumpengehäuse 3 untergebracht ist. Eintritts- und Auslaßöffnungen 4 und 5 zum Pumpengehäuse 3 sind auf den Seiten des Gehäuses angeordnet. Der Kunststoff tritt in die Zahnradpumpe 1 über die volle Breite der Zahnradzähne und direkt in den Bereich der Zahnräder ein, in dem diese ineinandergreifen.

Die Zahnradpumpe 1 ist mit Zuführungs- und Auslaßleitungen 6 und 7 für den Kunststoff versehen und diese sind am Pumpen­ gehäuse bei den Eintritt- und Auslaßöffnungen 4 und 5 befestigt. Die Zuführungsleitung 6, die am Pumpengehäuse 3 an der Pumpen­ eintrittsöffnung 4 befestigt ist, ist mit Teilern in Form von Trennwänden 8 und 9 versehen, die zum Aufteilen der Zuführungs­ leitung 6 in drei Bereiche dienen, so daß über die Breite der Zahnräder 2 der Zahnradpumpe 1 beim Betrieb der Pumpe der Kunststoff in drei Teilströme 10, 11 und 12 zugeführt wird, wobei jeweils ein relativ schmaler Teilstrom 10, 12 an den Enden der Zahnräder 2 und ein breiter mittlerer Teilstrom 11 vorhanden ist.

Um zu gewährleisten, daß diese Teilströme 10, 11 und 12 in getrennten Strömen in die Zahnräder 2 eingebracht werden, ist die Pumpengehäuseeintrittsöffnung mit entsprechenden Trennwänden 13 und 14 versehen, die mit den Trenn­ wänden 8 und 9 in der Zuführungsleitung 6 fluchten.

Die Zuführungsleitung 6 ist mit zusätzlichen Zuführungsöff­ nungen 15 und 16 versehen, die so positioniert sind, daß ein Zusatz in die Teile der Leitung eingepumpt werden kann, die die schmalen Teilströme 10 und 12 des Kunststoffes zu den axialen Enden der Zahnräder 2 führen.

Im Betrieb wird, wenn angenommen wird, daß der Kunststoff, der schließlich auf einen elektrischen Leitungsdraht extrudiert werden soll, weiß (oder nahezu weiß) mit zwei grünen Streifen sein soll, der homogenisierte Kunststoff der Zuführungsleitung 6 der Pumpe zugeführt und in die drei Teilströme 10, 11, 12 aufgeteilt. Ein grüner Farbstoff in flüssiger Form wird zu den Zuführungsöffnungen 15 und 16 in der Zuführungsleitung 6 gepumpt und fließt mit den schmalen Teilströ­ men 10 und 12 zu den Zähnen der Zahnräder 2.

Der Farbstoff ist auf diese Weise physisch auf zwei gut definierte schmale Bereiche begrenzt, die in die Zahnräder 2 der Zahnradpumpe 1 eintreten, und bei seinem Durchlauf durch die Zahnrad­ pumpe 1 wird der Farbstoff gut mit dem Kunststoff, der entlang dem schmalen Durchlaß der Zuführungsleitung 6 fließt, vermischt. Während des Durchlaufes durch die Pumpe vereini­ gen sich die drei Teilströme 10, 11 und 12 des Kunststoffs wieder, im wesentlichen vermischt sich aber der Farbstoff nur mit dem Kunststoff, der durch die schmalen Durchlässe geflossen war. Der Kunststoff, der die Pumpe verläßt, hat deshalb zwei gut definierte Bereiche (oder Streifen) von gefärbtem Kunststoff auf seiner Oberfläche, und diese Streifen erscheinen auch gut definiert in der extrudierten Isolierschicht, die um den elektrischen Leiter herum ausge­ bildet wird.

Diese Ausführungsform kann, falls ge­ wünscht, so verändert werden, daß nur ein Teil in der Zuführungs­ leitung 6 vorgesehen ist. Es ist auch möglich, eine phy­ sische Trennung oder Trennungen vorzusehen, die sich durch die Zahnkammer der Zahnradpumpe 1 hindurcherstrecken, so daß die Teilströme des Kunststoffs sich nicht vor dem tatsäch­ lichen Erreichen der Auslaßöffnung 5 oder der Auslaßleitung 7 der Zahnradpumpe 1 miteinander vereinigen. In diesem Fall ist natürlich eine Wanderung des Zusatzes vom einen Strom zum anderen völlig vermieden, während der Kunststoff durch die Pumpe verläuft.

Diese Ausführungsform ist in Fig. 2 erläutert. In Fig. 2 sind zwei Zahnräder 22 einer Zahnradpumpe 21 ineinander eingreifend überlagert. Eine physische Trennung, die sich durch die Zahnradpumpenkammer hindurcherstreckt, ist ge­ zeigt. Diese Trennung weist zwei Platten 24, 25 auf, die mit den jeweiligen Zahnrädern 22 verknüpft sind. Ansonsten ist die Vorrichtung die gleiche wie die von Fig. 1.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung wird der Zusatz in den Kunststoff eingebracht bevor dieser in die Pumpenkammer eintritt. In einer alternativen Ausführungsform ist die Anordnung so, daß der Zusatz direkt in die Zahnradkammer der Pumpe zugeführt wird. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 3a und 3b gezeigt, bei denen im Pumpengehäue 33 eine Zusatzzufüh­ rungsleitung 34 vorgesehen ist. Die Zusatzzuführungsleitung 34 öffnet sich in die Zahnradkammer der Pumpe 31 in einem Punkt, in dem im Betrieb sich die Zahnräder 32 gerade trennen. Die Zusatzauslaßöffnung 35 ist außerdem nahe einem Ende der Pumpenkammer positioniert, so daß der Zusatz, wenn er zugeführt wird, an einem axialen Ende der Zähne der Zahnrä­ der 32 auftritt.

Die Einlaßöffnung für den Kunststoff ist so geformt, daß der Einzelstrom des Kunststoffs, der in den Pumpeneinlaß eintritt, in zwei Teilströme aufgeteilt wird. Um dies zu erreichen, sind zwei Zuführungsdurchlässe 37 und 38 im Pumpengehäuse 33 ausgebildet. Ein Zuführungsdurchlaß 37 öffnet sich in das Zahnradgehäuse, um im Betrieb Kunststoff zu einem Zahnrad 32 aus der Zusatzauslaßöffnung 35 (in bezug auf den Punkt, an dem sich die Zahnräder 32 bei ihrer Drehung trennen) zuzuführen. Der andere Zuführungsdurchlaß 38 öffnet sich in das Pumpengehäuse 33, um Kunststoff zum anderen Zahnrad 32 ebenfalls aus der Zusatzauslaßöffnung 35 zuzuführen. Die Zuführöffnungen 39, 40 der Zahnradkammer sind so ausgebildet, daß im Betrieb Kunststoff in den Zwischenraum zwischen den Zahnrad­ zähnen im Mittelbereich CR eines jeden Zahnes eintritt, bevor es in die äußeren oder Endbereiche ER eintritt, wodurch gewährleistet ist, daß der Zusatz (wieder als grünes Farb­ mittel angenommen) auf den Endbereich der Zähne der Zahnrä­ der 32 beschränkt ist. Wenn der Kunststoff und der Zusatz aus den Zahnrädern 32 herausgepumpt ist, ist der Zusatz mit dem Kunststoff im wesentlichen in einem beschränkten Bereich ganz vermischt, um einen klar unterscheidbaren grünen Streifen zu erzeugen, der ebenso klar unterscheidbar ist, als wenn der Kunststoff aus einer Spritzgußform extrudiert worden ist.

Diese Ausgestaltungsform kann verändert werden. Zum Beispiel können zwei Zusatzzuführungsleitungen 34 vorgesehen sein, die jeweils an den Enden der Zahnradzähne positioniert sind, so daß zwei Streifen erzeugt werden können. In einer anderen Ausführungsform kann eine Trennwand quer durch das Zahnrad- oder Pumpengehäuse vorgesehen sein, um die Zahnradkammer in zwei Teile aufzuteilen. In dieser Ausführungsform ist eine Abwanderung des Zusatzes aus dem äußeren oder Endbereich der Zahnräder vollständig verhindert. In Fig. 3b ist solch eine Trennwand als gestri­ chelte Linie 41 angedeutet.

In all den beschriebenen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, in der Zuführungsleitung 6 bzw. 36 so viele Unterteilungen vorzusehen, wie gefärbte Ströme von der Zahnradpumpe vorhanden sind. Dies erlaubt eine präzisere und falls nötig komplexe Verteilung des gefärbten Materials im extrudierten Produkt.

Claims (7)

1. Zahnradpumpe zum Fördern von homogenisiertem Kunststoff mit einer Zuführungseinrichtung für den Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Teiler (8, 9, 37, 38) für den Kunststoffstrom in der Zuführungs­ einrichtung (6, 36) und eine Injektionseinrichtung (15, 16) für einen Zusatz in einem der Teilströme aufweist.

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24, 25) zum physischen Trennen der Teilströme (10, 11, 12) während ihres Durchlaufs durch die Pumpe.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtung für den Kunststoff ein Rohr (6) aufweist, das den Teiler (8, 9, 37, 38) enthält.

4. Zahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler zwei im Abstand voneinander angeordnete Trenn­ wände (8, 9) aufweist, die den einlaufenden Strom in einen mittleren Teilstrom (11) und zwei äußere Teilströme (10, 12) von geringerer Breite als der mittlere aufteilen.

5. Zahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler (8, 9, 37, 38) so ausgestaltet ist, daß er den einlaufenden Strom in zwei Teilströme von unterschiedlicher Breite aufteilt.

6. Zahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler (8, 9, 37, 38) so ausgestaltet ist, daß er den einlaufenden Strom in zwei Teilströme von gleicher Breite auf­ teilt.

7. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zuführöffnungen (39, 40) für zwei Teilströme zu je einem Zahnrad (32) in Drehrichtung der Zahnräder (32) ge­ sehen hinter der Stelle vorgesehen sind, an der die Zahn­ räder kämmen, und daß mindestens an einem äußeren Bereich (ER) der Zahnräder (32) hinter dieser Stelle eine Injektions­ einrichtung (34, 35) für einen Zusatz vorgesehen ist.